Das Forschungsvideo zeigt, wie eine Roboterhand eine Aluminiumdose wie einen Menschen zerquetscht

Die beliebtesten humanoiden Roboter in der Popkultur teilen einen gemeinsamen Persönlichkeitstyp, der aus einer Mischung aus Hilfsbereitem und Freundlichem besteht. Sie kochen, putzen, waschen und gehen zu High-Five, wie der wahre Roboter-Homie, den sie sind. Dank einer Gruppe von Forschern sind diese Arten von Maschinen möglicherweise nicht lange auf Science-Fiction beschränkt.

Treffen Sie die Roboterhand ADEPT, die für kurz ist Adaptiv angetrieben durch elastomere passive Übertragungen. Es ist in 3D gedruckt, kann einen Ball fangen, eine Dose zermalmen und einen Shaka werfen.

Kevin O’Brien, außerordentlicher Professor an der Cornell University und der Hauptautor der am Mittwoch in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Wissenschaftsrobotik erzählt Inverse Das vereinfachte Design könnte die Fähigkeiten von Robotern verbessern, die bereits in den nächsten Jahren vorhanden sind.

"Wir haben es ursprünglich für den Einsatz in der Prothetik konzipiert, aber die Möglichkeiten sind unbegrenzt", sagt O'Brien. „Die Technologie könnte in jedem verbundenen Robotersystem von älteren Robotern wie dem Spot Mini von Boston Dynamics hilfreich sein, um die Kraft und Empfindlichkeit der Hände von Pepper zu verbessern.

"Es ist möglich, dass Sie Roboter mit unserer Technologie innerhalb von ein oder zwei Jahren sehen könnten."

Die Möglichkeiten, sich auf den neuesten Stand zu bringen, sind unübertroffen, aber es ist das Material, aus dem sich ADEPT zusammensetzt. Alle Komponenten bestehen aus Elastomer, einem gummiartigen Polymer, das sich unter Dehnung und Anspannung wie menschliche Haut anfühlt und wirkt.

Innerhalb der Handinnenfläche befinden sich sechs kleine Elektromotoren, die steuern, wie die Finger ausgestreckt und gebogen werden, indem sie die Saiten wie menschliche Sehnen auf- und abwickeln. O'Brien und seine Kollegen nannten diese Greifertechnologie des Roboters elastomere passive Getriebe oder kurz EPT.

Ergänzt wird dies durch Sensoren, die es ADEPT ermöglichen, die Nähe eines Objekts zu erkennen und wie fest es gehalten wird. Diese Kombination ermöglicht es der Hand, sich flink zu öffnen, wenn sie einen schnellen Fang ausführen oder mehr Kraft ausüben muss, wenn eine Aluminiumdose zusammengedrückt werden muss. Diese Art von Reflexen kommt dem Menschen natürlich vor, aber es hat Monate gedauert, ADEPT schnell etwas zu vermitteln.

"Der aufregendste Teil der Forschung war das erste Mal, dass die Hand ihre Reflexe einsetzte, um einen Ball zu fangen", sagte O’Brien. „Wir haben an diesem Tag eine Stunde damit verbracht, verschiedene Gegenstände zu fangen; Die einfache Demonstration war eine willkommene Bestätigung für die monatelange harte Arbeit und das schwierige Engineering. “

Dies ist eine weitere Wiederholung einer langen Linie von Händen und Armen des Roboters. Viele der Vorgänger von ADEPT sind starr und sehen mehr Krallen als Hände aus. Weiche Roboterhände erwiesen sich als viel flexibler, aber es war etwas, das O'Brien und seine Partner als Pionier erprobt haben, sie dazu zu bewegen, sich wie ein Mensch zu bewegen.

Dank ihnen könnten wir den Spot Mini spielen lassen oder Pepper dazu bringen, uns einen kalten zu werfen.

Abstrakt

Dank eines neuen mechanischen Systems können Wissenschaftler Prothesenhände entwickeln, die stark genug sind, um eine Dose zu zerdrücken und reaktiv genug, um einen Ball zu fangen. Die kompakte und kostengünstige Technologie weicht von den teuren und klobigen Motoren ab, die die meisten heute vorhandenen Prothesenfinger steuern. Die Griffstärke, Griffgeschwindigkeit und Bewegungsvielfalt selbst der fortschrittlichsten Prothesenhände verblassen im Vergleich zu denen einer menschlichen Hand. Anwenderstudien haben gezeigt, dass 90% der Patienten mit Prothesen ihre Hand für zu langsam und 79% für zu schwer halten. Daher ist es eine Herausforderung, einfachere Konstruktionen für Roboterhände zu entwickeln, ohne die Genauigkeit, Kraft und Geschwindigkeit zu beeinträchtigen. Kevin O’Brien und seine Kollegen haben dieses Problem in Angriff genommen, indem sie ein zylinderförmiges Rollensystem entwickelt haben, das aus Riemen besteht, die um radförmige Zahnräder gewickelt sind (häufig in der Kraftfahrzeugmechanik verwendet). Die resultierenden Zylinder, auch als passive elastomere Getriebe (EPTs) bezeichnet, könnten die Greifkraft und die Kontaktgeschwindigkeit bei Bedarf mit einem Objekt fein abstimmen, indem die Spannung in einem um Räder gewickelten Draht eingestellt wird, der die Bewegung der Zylinder steuert. Die Ingenieure verwendeten EPTs, um eine vollständig gedruckte 3-D-Handprothese zu konstruieren, die eine fast dreifache Steigerung der Griffkraft zeigte, während sie im Vergleich zu starren Spulen immer noch die schnelle Schließgeschwindigkeit der Finger (in Sekunden) beibehielt. Die Prothese war so schwer wie eine menschliche Hand und konnte schwere Gegenstände wie einen Schraubenschlüssel halten. Die Forscher gehen davon aus, dass EPTs auf andere Geräte angewendet werden könnten, z. B. für Robot-Sehnen, weiche Exosuits und für bioinspirierte mobile Roboter.